Aplicación de la modulación del espacio vector con módulos IPM para incrementar la eficiencia de un inversor trifásico

Abstract

En esta Tesis se describe el diseño y la implementación de dos inversores trifásicos de 500W-120V, empleando módulo inteligente de potencia (IPM) y usando dispositivos IGBT discretos de potencia. Para ambos inversores se emplea la técnica de control por la modulación del espacio vector (SVPWM) y se evalúa que los inversores usando IPM son más eficientes que los inversores que usan IGBT discretos. Los recursos empleados para lograr el objetivo son el micro controlador dspic30F3011 para grabar o cargar el programa que contiene el algoritmo del SVPWM, dos fuentes de conmutación diseñadas para que suministren el voltaje requerido para cada control que contiene el micro controlador y la aplicación de Simulink de Matlab para realizar la simulación y comparar los resultados obtenidos en la implementación. Se eligió el IRAMX16UP6B para el diseño del inversor con IPM y para el diseño del inversor con IGBT discreto se emplean los transistores IRG4PH50UD. En el desarrollo de la Tesis se evalúa el funcionamiento del Inversor que emplea el IPM IRAMX16UP6B, examinando las características técnicas del IPM. También se analiza el funcionamiento del inversor que utiliza IGBT discreto de manera que se seleccionaron los integrados SN7406 (inversor), 6N136 (opto acoplador) y el IXDF404PI (driver) como dispositivos de interface en las compuertas de los IGBT para adecuarlo a las características de operación del microcontrolador dspic30F3011.Los resultados obtenidos mediante la implementación de ambos inversores, se aproxima cercanamente a los valores calculados teóricamente y a los resultados que se obtienen mediante la simulación usando las ecuaciones de espacio de estado de la carga del inversor. En la tesis se desarrolla la técnica de la Modulación del Ancho de Pulso del Espacio Vector (SVPWM) para controlar el IPM-IRAMX16UP6B en la implementación del inversor trifásico. El inversor diseñado, es un producto más eficiente, protegido y confiable comparado con el inversor trifásico tradicional que utiliza IGBT discretos.

This Thesis describes the design and implementation of two three-phase 500W-120V inverters, using intelligent power module (IPM) and using discrete power IGBT devices. For both inverters, the vector space modulation control technique (SVPWM) is used and it is evaluated that investors using IPM are more efficient than investors using discrete IGBT. The resources used to achieve the objective are the dspic30F3011 micro controller to record or load the program containing the SVPWM algorithm, two switching sources designed to supply the required voltage for each control that contains the micro controller and the Simulink application of Matlab to perform the simulation and compare the results obtained in the implementation. The IRAMX16UP6B was chosen for the design of the inverter with IPM and for the design of the inverter with discrete IGBT the transistors IRG4PH50UD are used. In the development of the Thesis, the operation of the Investor that uses the IPM IRAMX16UP6B is evaluated, examining the technical characteristics of the IPM. The operation of the inverter that uses discrete IGBT is also analyzed so that the integrated SN7406 (inverter), 6N136 (opto coupler) and the IXDF404PI (driver) were selected as interface devices in the IGBT gates to adapt it to the characteristics of operation of the dspic30F3011 microcontroller. The results obtained by implementing both inverters, approximates theoretically calculated values and the results obtained by simulation using the state space equations of the inverter load. In the thesis, the technique of Pulse Width Modulation of Vector Space (SVPWM) is developed to control the IPM-IRAMX16UP6B in the implementation of the three-phase inverter. The designed inverter is a more efficient, protected and reliable product compared to the traditional three-phase inverter that uses discrete IGBT.